[发明专利]滑模观测器的构建方法

说明书

本发明公开了一种滑模观测器的构建方法，包括以下步骤，步骤1，将车辆驱动轴简化为由弹簧和阻尼组成的系统，对该系统建立滑模观测器的状态空间方程，步骤2，利用指数趋近律和指数函数构建滑模观测器状态空间方程中的输出估计误差反馈项；步骤3，基于输出估计误差反馈项构建滑模观测器方程和结构；本发明构建的滑模观测器能及时对车辆的转矩估计结果进行矫正，使得驱动系统的转矩估计值趋近实际值，减轻了抖振现象，减小了相位延迟，观测结果更为准确。

技术领域

本发明属于滑模控制技术领域，特别是涉及一种滑模观测器的构建方法。

背景技术

现有技术中利用线性积分法计算驱动轴扭矩时，会受到车轮转速传感器、电机旋变误差的影响，转速传感器信号噪声、外界干扰等也会由于积分作用在转矩估计结果上逐渐累加，最后使估计值与实际值产生较大误差，估计转矩初值与实际值有偏差时，估计误差可能会很大，在实际中应用困难。

Luenberger观测器对于主要表现为线性特性的系统具有较好的观测效果，但车辆动力传动系统中由于存在库伦阻尼、空气阻力以及齿侧间隙等非线性因素，为典型的非线性系统，同时在对传动系统建模过程中进行了较多简化，实际系统中还可能存在未知干扰，采用线性观测器使得驱动系统输出的估计误差无法趋近于零，估计的系统状态很难收敛到系统实际状态。

因此，需要利用实际可测量进行反馈，对转矩估计结果进行校正，使估计值能够跟随实际值，并抵抗外界干扰的影响，即需要设计一个滑模观测器对驱动轴转矩进行观测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滑模观测器的构建方法，构建过程简单，利用指数函数实现在非线性状态下，驱动系统的转矩估计值与实际值的偏差减小，消除了驱动系统状态趋近滑模面时的抖振，减小了相位延迟，使得构建的滑模观测器观测结果准确度更高。

本发明所采用的技术方案是，滑模观测器的构建方法具体包括以下步骤：

步骤1，将车辆驱动轴简化为由弹簧和阻尼组成的系统，建立滑模观测器的状态空间方程，滑模观测器的一般形式如公式(1)：

设x为状态变量，y为输出量，为状态估计误差，为输出估计误差，v为输出估计误差的反馈项，G_n为增益矩阵，

为电机转速，为输出转速，T_s为输出轴转矩，C_t为减速器阻尼，C_v为车轮阻尼，C_s为驱动轴阻尼，J_v为车体等效到车轮的等效惯量和车轮惯量之和，J_p为电机B的转子惯量，i_r为主减速器传动比，k_s为驱动轴刚度，i为主减速器传动比，T_p为驱动转矩，T_v为车辆负载转矩；

步骤2，使用指数趋近律和指数函数，设置滑模观测器的输出估计误差反馈项；

步骤3，建立滑模观测器方程和结构。

进一步的，步骤2中输出估计误差的反馈项为：

v＝-εsigmoid(s)-qs ε＞0,q＞0

其中ε为滑模增益，q为指数趋近增益，s为驱动系统状态与滑模面的距离，为任意正整数。

进一步的，步骤3建立的滑模观测器的方程为：